綠色植物的呼吸作用實驗改進

梁慧萍

摘 要：針對教材中探究綠色植物通過呼吸作用分解有機物、釋放能量、消耗氧氣、產生二氧化碳實驗中的不足，從選擇實驗材料、改進裝置、改變實驗原理等角度進行改進，從而更加科學合理設計實驗方案、使實驗現象更加清晰具有說服力。

關鍵詞：綠色植物;呼吸作用;實驗改進

《綠色植物的呼吸作用》是《生物學、七年級上冊》第五章第二節(jié)的內容。本節(jié)通過三組演示實驗驗證了綠色植物的呼吸時釋放了能量、產生了二氧化碳、消耗了氧氣。從而為“呼吸作用”概念的建構、理解呼吸作用的實質打下基礎。

1.教材中的實驗原型及不足之處

1.1教材中的實驗原型

（1）驗證植物的呼吸過程產生了二氧化碳。一個廣口瓶中是萌發(fā)的種子。在瓶口塞插入一個帶閥門的導管和一個塞著棉絮的漏斗。實驗開始時閥門是關閉的。過一段時間后，拿掉漏斗上方的棉絮，往瓶子里注入清水。同時打開閥門，使瓶內的氣體進入試管。觀察試管內澄清的石灰水發(fā)生了什么變化。

（2）驗證植物的呼吸過程消耗了氧氣。甲瓶中裝有萌發(fā)的種子，乙瓶中裝有等量的煮熟的種子，把甲，乙兩瓶同時放到溫暖的地方。24小時以后，把點燃的蠟燭伸入廣口瓶內，觀察蠟燭在甲、乙兩瓶中的燃燒情況。

1.2教材實驗的不足之處

1.2.1第一個實驗，驗證植物的呼吸過程產生了二氧化碳的不足之處。

（1）材料采用廣口玻璃瓶裝種子，利用彎曲帶閥門的導管疏導氣體。然而在玻璃管插入瓶塞和挪動實驗裝置時，玻璃管很容易碎。（2）用清水注入漏斗，整套裝置比較繁瑣。扭動起來很費勁。（3）沒有對照組，缺少說服力。

1.2.2第二個實驗，驗證植物的呼吸過程產生了二氧化碳不足之處。（1）把裝有種子的甲，乙兩瓶同時放到溫暖的地方。沒說明是有光、無光。（2）剛做完第二個實驗，驗證了植物呼吸會產生二氧化碳，學生會認為伸進甲瓶的蠟燭熄滅是因為二氧化碳所導致的。這個實驗存在兩個變量。也就不能科學的證明是瓶內種子呼吸消耗了氧氣，還是蠟燭是因為缺氧導致熄滅。

2.對教材中實驗的改進

2.1實驗材料

萌發(fā)和煮熟的黃豆種子、新鮮和煮熟的菠菜、礦泉水瓶、匯源果汁瓶、細線、帶滑輪開關的輸液管、小燒杯、澄清的石灰水、大廣口瓶、20%的NaOH溶液、火柴、竹簽、小試管。

2.2實驗原理

（1）植物呼吸產生二氧化碳使澄清的石灰水變混濁，（2）NaOH溶液具有吸收二氧化碳的作用（4）植物呼吸消耗了氧，缺氧條件下、排除二氧化碳的干擾，燃燒的竹簽火焰會熄滅。

2.3實驗裝置及方法

2.3.1實驗一：植物的呼吸產生二氧化碳

（1）取四個同樣大小的礦泉水瓶。分別裝入等量萌發(fā)和煮熟的黃豆種子、新鮮和煮熟的菠菜。（2）擰緊瓶蓋，把帶滑輪開關的輸液管插入瓶蓋，關好滑輪開關。（3）四小時后，把輸液管另一端插入裝有澄清的石灰水的小燒杯，打開輸液管的滑輪開關，擠壓礦泉水瓶壁。把瓶內氣體導入到小燒杯內。觀察澄清的石灰水的顏色。

2.3.3實驗二：植物的呼吸消耗了氧氣。

（1）取四個同樣大小的匯源果汁瓶。分別裝入等量萌發(fā)和煮熟的黃豆種子、新鮮和煮熟的菠菜。（2）取四個同樣大小的玻璃試管，注入等量的20%的NaOH溶液，試管口保留1cm的空間。分別插入裝有黃豆種子和菠菜的匯源果汁瓶內。為防止試管傾倒，用細線系注，把細線拉出瓶口。（3）蓋緊瓶蓋。（4）24小時后打開瓶蓋，把點燃的竹簽分別伸入到匯源果汁瓶內。觀察各瓶內竹簽燃燒情況。

2.4實驗現象及理論

實驗一，改一個萌發(fā)種子實驗為對照實驗，萌發(fā)種子與煮熟種子。改廣口瓶為塑料瓶，帶閥門的玻璃導管為帶滑輪閥門的輸液管，更方便安裝，就不用再插入漏斗，倒清水排放二氧化碳實了，直接擠壓塑料瓶導入氣體進入燒杯內的呈請的石灰水，即簡便容易操作，又節(jié)省時間。

并且改為兩組對照實驗。萌發(fā)和煮熟的種子，新鮮和煮熟的蔬菜，分別放在見光與不見光的條件下，充分證實了綠色植物的種子和植株在見光與不見光條件下，都能產生二氧化碳。見光與不見光條件下，都要呼吸。

實驗二，直接把點燃的蠟燭伸入到萌發(fā)和煮熟的種子的廣口瓶內，改為兩組對照實驗。萌發(fā)和煮熟的種子，新鮮和煮熟的蔬菜，分別放在見光與不見光的條件下，利用NaOH溶液具有吸收二氧化碳的功能，在大廣口瓶內插入裝有20%的NaOH溶液的試管。避免錯誤誘導學生在實驗一的基礎上，錯誤認為實驗二是萌發(fā)的種子及新鮮的植被呼吸釋放的二氧化碳，抑制了蠟燭的燃燒。而是萌發(fā)的種子和新鮮的菠菜呼吸時消耗了氧氣，使燃燒的小木條熄滅的。

3.改進實驗的創(chuàng)新

第一，實驗用具選取更恰當，實驗操作更簡潔科學。

就地取材，使用簡單易得的實驗用具，如保溫杯、注射器、帶滑輪閥門的輸液管、小木條等，不僅節(jié)約了實驗成本，簡化了實驗裝置，而且操作方法更簡便，實驗效果更明顯。

第二，實驗原理科學可控，實驗現象更直觀。

利用NaOH溶液具有吸收二氧化碳的特性，把裝有20%的NaOH溶液的試管萌發(fā)的種子裝置，保證實驗中只有一個變量，排除二氧化碳的干擾，當把燃燒的小木條伸入萌發(fā)種子裝置，小木條火焰熄滅或燃燒變弱，而煮熟的種子和菠菜瓶內，火焰沒變化。毫無疑問的說明是萌發(fā)的種子和新鮮的菠菜呼吸時消耗了氧氣。

這樣完成兩個實驗的探究后，學生自然而然理解歸納出呼吸作用的概念：細胞利用氧，將有機物分解成二氧化碳和水，并且將儲存在有機物中的能量釋放出來，供給生命活動的需要的過程。理解呼吸作用并不是呼吸，實質是有機物的分解，釋放能量的過程。